流化床压力脉动研究现状

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1、第一章流化床压力脉动研究现状第一节流化床参数检测的新技术与新系统在流化床参数检测中应用的新技术内容非常地广泛，其中应用比较多的主要有激光技术、核磁共振技术、超声波技术、光纤技术、辐射线技术、相关技术、层析成象技术等。激光技术激光夫朗和费衍射测粒技术已日臻完善，应用领域也在不断拓展。它采用同心半圆环状多元光电探测器，通过接收颗粒群散射的前向小角散射光，反推出颗粒尺寸信息。这是一种非接触式测量方法，具有测量精度高、反应速度快、重复性好、可测粒径范围大、自动化程度高等显著优点，在稳态雾化的测量中已得到一致的公认。另外，激光相位多

2、普勒技术不仅能测量颗粒相（气泡、液滴、颗粒）速度，还能同时得到颗粒尺寸和流量信息，经常被应用于多相流检测中。核磁共振技术核磁共振技术是一种非接触测量技术。当被测流体中主要成分的原子核具有磁距，如氢、氟、磷、氯、锂等，就能产生核磁共振。核磁共振技术的应用广泛，涉及含气率、瞬时流速、流速分布、平均流速等多个领域，结合高速摄影等技术能够得到理想的流化参数测量结果。超声波技术随着电子技术的迅速发展，超声波技术目前已经达到实用化程度。通过测量多相流体中颗粒相散射的超声波多普勒频移来确定流体流速的超声波多普勒流速计可用于测量含气泡或悬

3、浊物的流体流速测量，超声波传感器可用于固体沉积的在线监控、多层流体的界面检测等领域[13]，基于超声波的相关流量计已在两相流检测中得以应用。光纤技术27由于光导纤维具有灵敏度高、光子传递信息不受电磁场干扰、重量轻、可靠性高、尺寸小且安装方便等特点，因而应用广泛。光纤传感器可用于多相流含气率、气泡波动频率、气泡速度、气泡尺寸、分相界面、颗粒尺寸浓度等的测量。另外，随着计算机技术的兴起，高速视频分析系统和计算机数字图象处理技术的迅速发展，已有研究者成功地将光纤技术和图象处理技术应用于流态化研究中，开发了光纤成象系统，它为流态化

4、的研究提供了一个有力工具。辐射线技术辐射线技术，包括γ-射线、β-射线、X-射线、中子射线等，在流化床参数检测领域受到广泛关注，已形成了实用工业仪表如γ-射线密度仪等。这方面的研究成果很多，例如利用X-射线技术在三维床内研究复杂的流体行为、γ层析成象技术（GDT）应用于空隙率检测等。相关技术近年来，对相关流量技术的原理、特性以及应用等方面的研究取得了不少进展，目前，基于相关技术的多相流流量测量系统已形成商品化的仪表。在相关技术中常用的传感器有超声波传感器、辐射线传感器、电容传感器、光学传感器等。相关技术测量流速测速范围宽，

5、实用面广等优点，因而为流化床参数检测提供了有力的技术手段。例如运用超声波技术，利用两相流体中离散相颗粒对超声波的随机幅值调制效应的气液相关测量系统，可以从根本上解决连续超声波所引起的驻波干扰问题，具有较高的稳定性；利用相关技术和差压密度计互相配合，可以同时两相流流速和空隙率。另外，相关技术还在流场、流态的分析研究得到了应用。过程层析成象技术过程层析成象技术（ProcessTomography简称PT）是本世纪80年代中期正式形成和发展起来的，一种以多相流为主要对象的过程参数二维或三维分布状况的在线实时检测技术，它是利用特殊

6、设计的敏感器空间阵列，以非接触方式获取被测对象的场信息，运用图像重建算法重现多相流体在反应装置内部某一横截面上的分布情况，从而得到流体中离散相浓度分布及其随时间的变化情况。目前，PT技术已经取得了长足的进步，先后成功开发了电容层析成象系统（ECT）、电阻抗层析成象系统（ERT）和电磁感应层析成象系统（EMT）。其中，ECT和ERT27已在实验研究用流化床成功地运行，获得了传统检测方法和仪器所不能得到的对过程机理研究极为有用的信息。有的研究者对那些成功应用于医学诊断的计算机层析成象技术，例如基于电磁辐射方法的X-CT、g-C

7、T和核磁共振成象技术（NMR）、基于声学方法的超声层析成象技术等等移植于工业过程参数在线检测的研究，并在实时性和小型化等方面取得了进展。美国能源部也于1990年研制成功一种在线监测流化床内物料密度的三维分布的电容层析成象系统。PT技术在多相流测试中的潜在的巨大应用价值，随着传感器技术、微电子和信息处理技术以及大规模集成并行处理阵列等技术的发展，PT技术在多相流测试领域将发挥越来越重要的作用。在另一方面，高灵敏度、高可靠性、高准确性的新型传感器的应用仍然是流化床参数检测的值得关注的方面。一方面，将单相流中已有的传感器和检测仪

8、表应用，或经改进移植到多相流参数检测中去一直是受到普遍重视的研究方向。例如光学传感器已把光散射技术、粒子计数技术和光电阵列器件相融合，并普遍采用了光纤技术；电容探头大多为多极阵列式电容传感器等。另一方面，各种新技术例如相关技术、PT技术等都以传感器为基础，传感器的优劣在很大程度上决定了参数检测的质量。因